DE849454C

DE849454C - Einrichtung zur Drehzahl-Vergleichsmessung an Zaehlern

Info

Publication number: DE849454C
Application number: DES454A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Weber
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1952-09-15

Description

Einrichtung zur Drehzahl-Vergleichsmessung an Zählern Zur Einstellung von Elektrizitätszählern ist das stroboskopische Verfahren bekannt. Hierbei werden von einem Normalzähler gesteuerte Lichtblitze auf die mit Marken versehene Scheibe des einzustellenden Zählers geworfen. Durch Drehen der Regulierorgane werden die Marken scheinbar zum Stillstand gebracht.
Dieses Verfahren ist insofern nachteilig, als bei kleinen Drehzahlen die Beobachtung wegen der geringen Frequenz der Lichtblitze sehr schwierig und anstrengend ist und ferner eine direkte Fehlerablesung nicht ohne weiteres möglich ist, da dieses Verfahren eine reine Nullmethode ist.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden und eine direkte Fehlerablesung an einem Anzeigeinstrument zu ermöglichen. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Drehzahl eines Normalzählers und des einzustellenden Zählers durch lichtelektrische, kapazitive oder induktive Abtastung in elektrische Impulse mit von der Drehzahl abhängiger Frequenz umgewandelt wird, die zur Frequenzmodulation einer Hochfrequenzspannung benutzt werden und nach Demodulation und gegebenenfalls Verstärkung in einer Frequenzvergleichseinrichtung in Spannungsabfälle umgeformt werden, die in Gegenschaltung an ein zur direkten Fehlerablesung geeignetes Meßinstrument angelegt werden.
Die Anzahl der für die lichtelektrische, kapazitive oder induktive Abtastung der Zählerscheiben in diesen vorgesehenen Löchern, Einkerbungen oder Marken ist zweckmäßig bei verschieden schnell laufenden Zählern umgekehrt proportional der Nenndrehzahl, wobei man den Vorteil erzielt, daß bei der Einstellung von verschieden schnell laufenden Zählern immer der gleiche Frequenzbereich benutzt werden kann.
Zum Vergleich der der Solldrehzahl und der der einzustellenden Drehzahl entsprechenden Frequenzen wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung verwendet, bei der jeder der beiden zu vergleichenden Frequenzen in an sich bekannter Weise gegenphasig an die Gitter von zwei Röhren angelegt wird, die abwechselnd von jeder Halbwelle leitend gemacht werden und zur Umladung eines Kondensators dienen, dessen Umladeströme Spannungsabfälle an einem Widerstand hervorrufen, worauf die von den beiden zu vergleichenden Frequenzen erzeugten Spannungsabfälle in Gegenschaltung an ein Anzeigeinstrument gelegt werden.
In der Zeichnung ist in Fig. I die Erfindung schematisch mit einer kapazitiven Abtastung der Zählerscheibe dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Abänderung der kapazitiven Abtastung; Fig.3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine lichtelektrische Abtastung und in Fig. 4 ist die Schaltung der Gesamtanordnung im einzelnen dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Nach Fig. I sind die Systemscheiben Z1 des Normalzählers und Z2 der zu messenden Zähler mit der gleichen Anzahl von Löchern versehen, die an einer kapazitiven Abtasteinrichtung A1 bzw. A2 vorbeibewegt werden. Die Abtasteinrichtung stellt einen Kondensator dar, der die Teilkapazität des Schwingkreises eines Ultrakurzwellengenerators G1 bzw. G2 bildet. Rotieren die Systemscheiben Z1 und Z2, dann wird die Frequenz des Generators G1 bzw. G2 im Takt der vorbeibewegten Löcher geändert. Aus der frequenzmodulierten Hochfrequenzspannung wird über den Demodulator D1 bzw. D2 und die Verstärker V1 bzw. V2 die Niederfrequenz gewonnen, die proportional der Drehzahl der Scheiben ist. Die Frequenz des Normalzählers und die des zu messenden Zählers werden einem Frequenzvergleichsgerät FG zugeführt.
Die Differenz der beiden Frequenzen kann in einem Drehspulinstrument M in Prozenten der Sollfrequenz abgelesen werden.
In Fig. 2 ist die Systemscheibe Z2 der zu messenden Zähler anstatt mit Löchern mit Randkerbungen versehen, die an der kapazitiven Abtasteinrichtung A2 vorbeibewegt werden. Die Systemscheibe des Normalzählers kann in gleicher Weise ausgeführt sein.
In Fig. 3 ist eine lichtelektrische Abtastung der Systemscheiben Z1 und Z2 vorgesehen. Von einer Lichtquelle L1 wird ein Lichtstrahl S1 auf die Lochreihe der Systemscheibe Z1 geworfen und beim Drehen der Scheibe abwechselnd gegenüber einer Photozelle P1 freigegeben und abgedeckt. Die Lichtimpulse werden in der Photozelle in elektrische Impulse umgewandelt und dem Generator G1 (Fig. I) zugeführt.
Die Systemscheibe Z2 des zu messenden Zählers wird zweckmäßig am Rand mit abwechselnd hellen und dunklen Marken versehen, die von dem Lichtstrahl S2 aus der Lichtquelle L2 abgetastet werden. Die Lichtimpulse werden auf eine Photozelle P2 reflektiert und nach Umwandlung in elektrische Impulse dem Generator G2 (Fig. 1) zugeleitet. Bei dieser Form der Abtastung kann der Zähler nach dem Einbau in das Gehäuse G gemessen werden, wobei die Lichtstrahlen durch das Fenster F im Gehäuse geworfen werden.
Die gleiche Form der lichtelektrischen Abtastung kann selbstverständlich auch bei dem Normalzähler Z vorgesehen werden.
Die Anzahl der Löcher, Randkerben oder Marken auf den Systemscheiben wird bei verschieden schnell laufenden Zählern zweckmäßig umgekehrt proportional der Nenndrehzahl gewählt, um für alle Zähler den gleichen Frequenzbereich für die Messung zu erhalten.
In Fig. 4, in der Zl wieder die Systemscheibe des Normalzählers und Z2 die des zu messenden Zählers und Al und A1 die zugehörigen kapazitiven Abtasteinrichtungen sind, ist der Ultrakurzwellengenerator G2 und der Demodulator D2 im einzelnen dargestellt. Der nur schematisch angedeutete Generator G1 und der Demodulator Dl sind in der gleichen Weise ausgeführt. Der Generator besteht aus einem einstufigen Röhren-Oszillator und erzeugt eine Frequenz von etwa I00 MHz. Der Gitterschwingkreis besteht aus der Induktivität L und der Hauptkapazität C. Parallel zu C liegt die Abtastvorrichtung A2, die eine veränderliche Kapazität darstellt.
Befindet sich der Abtaststift über einem Loch in der Scheibe, dann ist die veränderliche Kapazität klein und die Generatorfrequenz steigt, Ist kein Loch unter dem Abtaststift vorhanden, dann ist die veränderliche Kapazität groß und die Generatorfrequenz sinkt. Die frequenzmodulierte Schwingung wird dem Demodulator D2 zugeführt, der induktiv an den Generator G2 angekoppelt wird. Er besteht aus einem Schwingungskreis und einem Hochfrequenzgleichrichter. Der Schwingungskreis ist so abgestimmt, daß die Trägerwelle des Generators in der Mitte des ansteigenden Astes der Resonanzkurve liegt. Frequenzänderungen werden dann in Spannungsänderungen umgewandelt, und es entsteht eine amplitudenmodulierte Spannung. Durch Gleichrichten und Aussieben der Hochfrequenz wird die Niederfrequenzspannung gewonnen, die dem Verstärker V2 und von dort dem Transformator T2 zugeführt wird. In entsprechender Weise wird die über G1, D1 und V erzeugte niederfrequente Spannung dem Transformator T1 zugeführt. Für jede der beiden miteinander zu vergleichenden Frequenzen f1 und f2 ist eine Einrichtung zur Umwandlung der Frequenz in Kondensatorumladeströme und Spannungsabfälle vorgesehen, die aus den beiden Transformatoren T1 bzw. T2, den Röhren V11, V12 bzw. V21, V22, den Kondensatoren Cl bzw. C und den Widerständen R1 bzw. R2 besteht und deren Wirkungsweise beispielsweise für die Sollfrequenz f1 wie folgt ist: Der Kondensator C1 wird von der ersten Halbwelle der Frequenz f1 über die Röhre V11 aufgeladen. Am Gitter dieser Röhre liegt die Spannung mit der zu messenden Frequenz fi. Der Kondensator ist so bemessen, daß die volle Aufladung vor Ablauf der ersten Halbwelle erreicht ist. In der zweiten Halbwelle ist Vlt gesperrt.
Die Gitterspannung der Röhre V12 ist durch gegenphasige Schaltung der zugehörigen Sekundärwicklung des Transformators T1 um I80" gegenüber derjenigen der Röhre V11 phasenverschoben. V12 ist also in der ersten Halbwelle gesperrt und in der zweiten Halb- welle geöffnet. Der Kondensator C1 wird in der zweiten Halbwelle auf die volle Spannung umgeladen.
Die Umladung muß wieder vor Ablauf der zweiten Halbwelle beendet sein. In jeder Periode der zu messenden Frequenz fließt also ein Umladestrom i1 über den Widerstand R1. Dieser Strom ist in jeder Periode gleich groß. Das Zeitintegral über die einzelnen Umladeströme ist dann proportional der Frequenz. In der gleichen Weise wird die veränderliche Frequenz f2 in Umladeströme i2 und Spannungsabfälle am Widerstand R2 umgeformt.
Ein Stabilisator SV liefert die Lade- und Umladespannungen, je I40V, für die Kondensatoren C1 und2.
Die Meßfrequenzen f1 und f2 werden an die Transformatoren T1 und T2 angelegt. Die Röhren V12 und V22 sind durch eine negative Gittervorspannung Ug gesperrt, um einen Ruhestrom über die in Reihe geschalteten Röhren zu unterbinden. Die Differenz der in den Widerständen R1 und R2 von den Umladeströmen i1 und i2 erzeugten Spannungsabfälle wird mit dem Anzeigeinstrument M gemessen. Zur Dämpfung des Instruments sind parallel zu R1 und R2 Glättungskondensatoren K1 und K2 eingeschaltet.
Am Anzeigeinstrument soll direkt der Fehler des Zählers abgelesen werden können. Diese Forderung ist bei allen Lastpunkten oder Frequenzen erfüllt, wenn die Bezugsgröße i1 bei allen Frequenzen gleich groß ist. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Kondensatoren C1 und C2 umgekehrt proportional der zu messenden Frequenz durch den Meßbereichumschalter Wl, W2 geändert werden, z. B. bei 5 Hz 2 uF, bei 50 Hz 0,2 uF, bei 500 Hz 0,02 uF.
Die Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes wird durch den Schalter E geändert. Dadurch können verschiedene Fehlermeßbereiche eingestellt werden, z. B.
50/0 und Ion/,.
Der Abgleich des Gerätes wird durch das Potentiometer P vorgenommen. Dabei werden die beiden Eingänge durch den Umschalter S parallel an die Sollfrequenz gelegt und durch Drehen von P der Instru mentenaussch lag auf Null gebracht.

Claims

PATENTANSPR ÜCHE I. Verfahren für Drehzahl-Vergleichsmessung an Zählern, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl eines Normalzählers und des einzustellenden Zählers durch lichtelektrische, kapazitive oder induktive Abtastung in elektrische Impulse mit von der Drehzahl abhängiger Frequenz umgewandelt wird, die nach Demodulation und gegebenenfalls Verstärkung in einer Frequenzvergleichseinrichtung in Spannungsabfälle umgeformt werden, die in Gegenschaltung an ein zur direkten Fehlerabmessung geeignetes Meßinstrument angelegt werden.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählerscheiben (Z1, Z2) zur kapazitiven Abtastung mit Löchern oder mit Randkerben versehen sind (Fig. I und 2).
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählerscheiben zur lichtelektrischen Abtastung mit Löchern oder Marken versehen sind (Fig. 3).
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I und den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für verschieden schnell laufende Zähler die Anzahl der Löcher, Einkerbungen oder Marken umgekehrt proportional der Drehzahl ist.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzspannung durch einen selbsterregten Röhrengenerator erzeugt wird, dessen Gitterschwinxekreis aus einer Induktivität und einer Kapazität besteht.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfallrens nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß zum Frequenzvergleich der beiden Frequenzen in an sich bekannter Weise jede der heiden Frequenzen gegenphasig an die Gitter von zwei Röhren (val, V12 bzw. V21, V22) angelegt wird, die abwechselnd von jeder Halbwelle leitend gemacht werden und zur Umladung eines Kondensators (C1 bzw. C2) dienen, dessen Umladestriime Spannungsabfälle an einem Widerstand (R1 bzw. R2) hervorrufen, und daß die von den beiden zu vergleichenden Frequenzen erzeugten Spannungsabfälle in Gegenschaltung an ein Anzeigeinstrument (M) gelegt werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Röhren (val, V12 bzw.

V21, V22) gegenphasig an zwei Sekundärwicklungen eines Transformators (T1 bzw. T2) liegen.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur direkten Fehlerablesung bei verschiedenen Frequenzen mittels eines Meßbereichwählers (Wi, W2) die Kapazität der Kondensatoren (C1, C2) umgekehrt proportional der zu messenden Frequenz eingestellt wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung verschiedener Fehlermeßbereiche die Empfindlichkeit am Anzeigeinstrument mittels eines Wahlschalters (E) durch Vorschaltung verschieden großer Vorwiderstände veränderbar ist.

IO. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich des Meßgerätes die beiden Eingänge der Meßeinrichtung parallel an die Sollfrequenz gelegt und durch Verstellen eines zwischen den beiden Widerständen geschalteten Potentiometers (P) das Meßgerät auf Null eingestellt wird.